辐射加工市场需求及发展趋势.pdf

辐射加工的市场需求及发展趋势 朱南康 苏州大学辐照技术研究所 3．1辐射加工的发展概况 辐射加工是指利用Y射线、能量低于5MeV的X射线和IOMeV以下电子束的电 离辐射装置对医疗保健产品、药品、食品、农副产品、化工产品和生物制品等进行 的以消毒、灭菌、杀虫、保鲜和改性等为目的的辐射处理。 辐射2hi是核技术应用的重要领域，它属于环保节能的朝阳产业，在医疗保健 产品灭菌、食品和宠物饲料加工、高分子材料加工和三废治理等方面有着广泛的应 用前景，并保持着较高的增长率。 (1)热缩材料制品 目前，热缩材料制品在电力、电子、通讯、电讯、交通、建筑、石油、化工、 汽车、船舶、国防、军工、航空航天等部门都获得了广泛的应用，主要用于绝缘、 防腐、防潮、密封、标识、电线电缆接续、分支、线束、终端、机械等。热缩材料 的辐射加工产业己构成国民经济发展必不可少的组成部分。 聚合物与辐射(弋oY辐射，电子加速器的电子束)相互作用，发生的主要化学 及结构变化是大分子链间交联键的生成和主链断裂，同时伴随着小分子产物(如H：， C0：)的生成和不饱和度的变化等。聚合物受到辐射时，是以交联为主还是以裂解为 主，这与其分子链的结构、聚集态、添加剂以及环境(物理、化学)等条件有关。 交联键 6 图1半结晶聚合物辐射交联区域示意图 辐射交联是指聚合物由有限的线性分子通过大分子间共价键的生成和积累，转 化为相对分子量很大的三维网状结构的过程和结果。交联度达到一定程度后的聚合 物，再不能为溶剂所溶解(只能溶胀)，温度即使达到结晶熔点以上也不会熔融、流 动，并保持加热前的形状，这就是“形状保持效应。Y辐射常用于大尺寸制品和 异型结构元件的辐射加工。但Y源功率较低，辐照周期长(可长达数小时)，伴随的 辐射氧化较严重。电子束是荷电粒子，在物质中的穿透力有限，它更适合于管材等 连续的长制品的加工。另一方面，电子束功率很高，辐射是在短时间内完成的。辐 射交联结构与产品质量是密切相关的，交联度亦影响下一道加工工序(扩张或拉伸) 和产品的热收缩性能(收缩力、残留变形率)。产品的交联度决定于吸收剂量D，不 同聚合物材料体系所需的吸收剂量是不同的。辐射加工热缩制品各部位的交联度 (或D)的均一性是非常重要的。交联度的均一性与产品在电子束下的传输方式，束 流电子的能量，以及产品的密度、几何尺寸等因素有关。若管形制品的交联度分布 不均，会导致加热扩张产品的偏壁(即厚薄不均)现象，这是辐射加工中要尽力避免 的。 (2)辐射交联在电线电缆中的应用 电线电缆工业是机械、电力和电子工业的一个极其重要的组成部分。随着社会 城市现代化的进程，无论是微电子、家电、汽车、航空、通讯、电力等系统，还是 交通运输和建筑领域，为了提高产品运行的可靠性和安全性，对电线电缆都提出了 更高的要求，如耐温性、耐环境老化和耐开裂性等，这些都是常规电线电缆所满足 不了的。电线电缆绝缘层的交联改性，能大大提高电线电缆的工作温度、耐溶剂、 耐环境老化，耐开裂等性能。如普通聚乙烯(PE)绝缘电线电缆，由于它的绝缘层是 线型聚合物，受熔融温度限制，只能在70C以下场合使用，耐溶剂和耐开裂性也 较差。而绝缘层交联后，其耐温性和耐化学试剂腐蚀性等显著提高，力学性能和耐 即使达到250℃仍然不会改变形状。辐射交联还可导致绝缘材料的电学性能的变 化，并使机械性能提高。 由于辐射交联受电子束能量与穿透能力所限，主要适用于中小型电线电缆的辐 射交联加工。对于大型电缆，辐照中的热效应、静电或电荷沉积效应造成危害，故 7 不宜用辐射交联生产。化学交联则仅适用于大截面电缆绝缘层的交联，而对于小型 线缆，易造成偏壁、针孔而难以生产出合格的产品。辐射法与化学法两者是相辅相 成的，可相互补充但不能相互取代。 辐射法在中小型电线电缆和特种电线电缆的绝缘层交联加工改性中占绝对优 势。20世纪70年代以来，随着工业电子加速器的发展及其在辐射加工中的应用， 电线电缆绝缘层的辐射交联已成为辐射技术应用中最大的领域。 聚合物的辐射加工所用的辐射源有两类：放